Réseaux locaux sans fils (Wireless LAN) IEEE 802.11 ` WIFI `

Réseaux locaux partagés
Réseaux locaux sans fils
(Wireless LAN)
IEEE 802.11 ‘ WIFI ’
Généralités
Niveau liaison
Niveau physique
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Généralités Wifi: différentes
catégories de réseaux sans fils
❚ 1) Réseaux personnels sans fils (WPAN)
❙ Bluetooth (IEEE 802.15.1), HomeRF, ZigBee IEEE
(802.15.4), Infrarouges
❚ 2) Réseaux locaux sans fils (WLAN)
❙ WiFi IEEE 802.11, HiperLAN, DECT
❚ 3) Réseaux métropolitains sans fils (WMAN)
❙ Norme IEEE 802.16 (boucle locale radio), Wimax
❚ 4) Réseaux étendus sans fils (WWAN)
❙ GSM (Global System for Mobile), GPRS (General
Packet Radio Service), UMTS (Universal Mobile
Telecommunication System).
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Généralités Wifi
(‘Wireless Fidelity’)
❚ Recherches sur les réseaux locaux sans fils depuis
le début des années 1970.
❚ Normalisation wifi: fin des années 1990.
❚ Avantages du sans fil
❙ Ne pas avoir à câbler un bâtiment.
❙ Plus de souplesse et de mobilité.
❚ Déploiement des réseaux Wifi
❙
❙
❙
❙
Réseaux domestiques.
En entreprise.
Lieux de fort passage (‘hotspots’).
Fournisseurs d’accès sans fils WISP ‘Wireless Internet
Service Provider’
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Généralités WIFI:
Quelques éléments d’architecture
1) WIFI : un réseau local radio.
❙ Définition sur les deux niveaux physique et liaison.
2) WIFI : deux organisations architecturales.
❙ Le mode infrastructure (centralisé).
❙ Le mode ad ’hoc (distribué).
3) WIFI : deux protocoles différents d’accès au médium.
❙ PCF ‘Point Coordination Function’ (en coopération).
❙ DCF ‘Distributed Coordination Function’ (en compétition).
❙ Pouvant être utilisés simultanément par une station.
4) WIFI : différents niveaux physiques selon le débit, le
codage, la bande de fréquences utilisée.
❙ 802.11, 802.11a , 802.11b , 802.11g, en cours 802.11n.
4
5) Consortium de développement : WIFI Alliance
Réseaux locaux partagés
wifi
LE NIVEAU LIAISON
‘MAC Medium Access Control’
Mode ad ’hoc
Mode infrastructure
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Le niveau liaison Wifi :
Le mode ad’hoc (distribué)
• IBSS ‘Independent Basic
Service Set ’ : ensemble
Sta 5
de stations avec coupleurs
sans fils, communicantes
IBSS
Sta 2
dans la même bande.
Sta 4
IBSS
Sta 6
Sta 3
• Terminologie: mode
ad ’hoc, ‘peer to peer’
• Protocole DCF :
Distributed Coordination
Function.
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Le niveau liaison Wifi :
Le mode ‘ infrastructure ’ (centralisé)
BSS
ESS
- AP ‘Access Point’
commutateur.
BSS
- Station de travail
avec un coupleur WIFI.
AP
AP
DS Système de
distribution
- BSS (Basic Service
Set): un seul AP.
- ESS (‘Extended
Service Set’) : plusieurs
AP connectés par un
autre réseau (réseau
Ethernet ou sans fil).
- Changement de point
d’accès: handover/
roaming (itinérance).
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Le niveau liaison Wifi : DCF
‘ Distributed Coordination Function ’
!
!
!
!
!
!
!
!
!
1) Protocole en compétition avec écoute (CSMA).
2) Ajournement non persistant.
3) Détection de collisions par accusé de réception.
4) Retransmission sur collision (binary backoff).
5) Gestion de la fragmentation.
6) Pas de gestion de connexion.
7) Pas de contrôle de flux.
8) Pas de garantie de livraison sans erreurs.
9) Pas de qualité de service (en version de base)
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Le niveau liaison Wifi : DCF
Ecoute et ajournement non persistant
1) Ecouter la voie, transmettre si la voie est libre.
2) Si la voie est occupée choisir un intervalle
d’attente aléatoire (‘backoff’) dans l’intervalle
[0,CW] (CW contention window).
3) Décompter des intervalles de temps (tranche
canal ‘Slot Time) quand le medium est libre.
4) Le décompte est suspendu quand le médium
redevient occupé.
5) Quand l’intervalle d’attente devient nul et que la
voie est libre commencer à émettre (une trame
de données ou de contrôle par exemple RTS).
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Le niveau liaison Wifi : PCF
‘ Point Coordination Function ’
1) Fonctionnement en scrutation (‘polling’) par le PC
(‘Point Coordinator’).
2) Une station émet si elle est autorisée par le PC.
3) Le PC sélectionne une station en plaçant son
adresse dans la trame.
4) Les trames sont acquittées. Si l’acquittement ne
revient pas le PC ou la station effectuent la
retransmission.
5) PCF a plutôt été destiné à des échanges à qualité
de service.
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Le niveau liaison Wifi : autre fonction
Fragmentation
MSDU: charge utile
EntêteMAC
CORPS
Fragment 0
FCS
EntêteMAC
EntêteMAC
CORPS
FCS
CORPS FCS
Fragment 2
Fragment 1
Schéma extrait de la norme 802.11
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Réseaux locaux partagés wifi
Le niveau physique
802.11 b
802.11 g
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WIFI niveau physique : bandes
de fréquences utilisées
❚ Bandes de fréquences “ISM ” (Industrie /Scientifique
/Medicale), aucune autorisation n’est nécessaire mais
l’utilisation est mal régulée (interférences).
100 Mhz
26 Mhz 83,5 Mhz
802.11 b et g
5725 5825
902 928 2400 2483,5
❚ Bande de fréquences “U-NII” (Unlicensed-National
Information Infrastructure). IEEE 802.11 a
100 Mhz
200 Mhz
802.11 a
5150
5350
5725 5825
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WIFI niveau physique :
Principaux standards
❚ IEEE 802.11 (1997) : 1 et 2 Mb/s (ISM 2,4 Ghz).
❚ IEEE 802.11b (1999) : 1, 2, 5.5, 11 Mb/s
(ISM 2,4 Ghz)
❚ IEEE 802.11a (2001) : 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54
Mb/s (U-NII 5Mhz).
❚ IEEE 802.11g (2002) : 1,2, 5.5, 11,6, 9, 12, 18, 24,
36, 48, 54 Mb/s (ISM 2,4 Ghz) Compatible 802.11b
❚ IEEE 802.11n : En développement.
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Réseaux locaux partagés wifi :
Niveau physique
Le niveau physique wifi
selon la norme 802.11b
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Niveau physique 802.11b :
Principales caractéristiques
❚ 1) IEEE 802.11(1997) : Débits 1 Mb/s (‘Basic Rate’) et 2 Mb/s
(‘Extended Rate’) selon trois codages,
❙ FHSS (‘Frequency Hopping Spread Sequence’)
❙ DSSS (‘Direct Sequence Spread Spectrum’)
❙ IR (Infra rouge).
❚ 2) IEEE 802.11 b (1999): Amélioration des codages
802.11 1997 (baptisés HR/DSSS (‘High rate’) pour atteindre les
débits de 5,5 Mb/s et 11 Mb/s (Enhanced rates).
❚ 3) 802.11b : Adaptation du débit (technique de codage) en
fonction du rapport signal à bruit (‘variable rate shifting’).
❚ 4) 802.11b : ‘Indication’ des distances en intérieur : 11
Mbit/s (30 à 45 m) ; 5,5 Mbit/s (45 à 75 m) ; 2 Mbit/s (75 à
100 m) ; 1 Mbit/s (100 à 300 m).
❚ 5) 802.11b : Utilisation de la bande ISM 2,4 à 2,4835 26Ghz.
Réseaux locaux partagés wifi :
Niveau Physique
Le niveau physique wifi
selon la norme 802.11g
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Niveau physique 802.11g :
Principales caractéristiques
❚ 1) Héritage 802.11a (2001) :
❙ Utilisation de la solution OFDM (‘Orthogonal Frequency Division
Multiplexing’) avec les mêmes modulations (DBPSK, QPSK et QAM).
❙ Débits repris en 802.11g DSSS-OFDM: 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mb/s
❚ 2) Compatibilité 802.11b (1999) :
❙ Utilisation de la bande ISM 2,4 à 2,4835 Ghz.
❙ Utilisation des standards 802.11b ERP-DSSS: 1, 2 ERP-CCK: 5.5, 11 Mb/s
(ERP Layers ‘Extended Rate Physical layers’ ensembles de codages/modulations).
❚ 3) Codage/modulation optionnels: CCK/OFDM PBCC/DPSK
ERP-OFDM: 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 et ERP-PBCC: 5.5, 11, 22, 33Mb/s
❚ 4) 802.11g (2003): Adaptation du débit aux conditions de transmission
❚ 5) 802.11g: distances de 40m à 140 m pour des débits de 6 à 54 Mb/s
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Liste des autres standards
802.11
❚ 802.11c : Protocole de réalisation des ponts 802.11
❚ 802.11d : Harmonisation internationale des réseaux
802.11.
❚ 802.11e : Qualité de service en wifi (transmission de
la voix et de la vidéo).
❚ 802.11f : Itinérance entre AP (‘roaming’).
❚ 802.11h : Gestion de la bande 5 Ghz en Europe
réglementation fréquences, relation avec HiperLAN2 .
❚ 802.11i : Amélioration de la sécurité.
❚ 802.11j : Adaptation à la réglementation japonaise.
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WIFI : Conclusion
❚
❚
❚
❚
❚ Avantages
Supprime les câblages (construction ‘ ad-hoc ’).
Débit acceptable pour un grand nombre d’applications.
❚ Inconvénients
Surcharges protocolaires (11 Mb/s => 6,38 Mb/s réels).
Problèmes des transmissions hertziennes.
❙
Distances assez faibles, Interférences
❚ Problèmes de sécurité
❚ Mise en œuvre de l’itinérance entre cellules (Roaming)
❚ Qualité de service (téléphone sur wifi).
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